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“金属热处理工艺”实验课程的教学改革与实践

随着社会的发展，对高级专业技术人才的需求越来越高，因此培养具有综合分析与解决问题能力的高级专业技术人才显得尤为重要。实验实践教学是高等学校教学工作中一个重要组成部分，对培养大学生创新能力、动手能力等具有重要意义。由于金属材料工程专业属于实践性比较强的专业，因此发挥实验教学的作用对该专业方向学生的培养而言更显紧迫。然而，传统的实验教学体系规模小，实验项目相对独立、分散，且严重依附理论教学，不利于相近课程或专业知识的交叉与融合，已不能满足现代培养高素质、复合型人才的客观需求。2009年开始，结合内蒙古科技大学实际情况，我们对金属材料热处理方向“金属热处理工艺”实验课程进行了改革，单独设立一门实验实践课程“金属材料改性实践”。并于2010年在07级金属材料热处理方向学生中进行了实践。本文对本次“金属热处理工艺学”实验教学的改革和实践进行总结，为进一步整合实验教学提供参考。

一、“金属热处理工艺学”课程特点

内蒙古科技大学（以下简称“我校”）金属材料工程专业的培养方案设置了金属材料热处理、金属材料焊接两个专业方向。学生在大学三年级可以根据自己的兴趣爱好及学院的教学情况，选择其中一个专业方向进行学习。金属材料热处理方向针对金属材料的热处理工艺设计、钢铁材料组织和性能研究、钢铁材料的冶金质量控制进行专业学习和训练。该方向是本专业的特色之一。

“金属热处理工艺学”课程是我校金属材料热处理方向的本科生继“材料科学基础Ⅰ”和“固态相变原理”专业基础课程后学习的重要一门专业课程。“金属热处理工艺”主要讲授了如何实现在“固态相变原理”（即金属热处理原理）的五大转变：奥氏体转变、珠光体转变、贝氏体转变、马氏体转变和回火转变，四把火：退火、正火、淬火和回火，再加上表面热处理和化学热处理，包括渗碳、渗氮和渗金属等内容。

该课程实践性很强，学生毕业后，在企业里运用最多。根据已毕业学生反馈回来的信息，遇上具体钢的热处理的时候，他们往往不知道如何设计热处理工艺。为此有必要对该门课程的实验教学加以改革。

二、课程的实验环节存在的问题

“金属热处理工艺”课程的教学目标之一即让学生灵活运用热处理工艺来解决实际问题，那么怎样提高学生理论与实际联系的能力？实验教学是解决这一问题很好的途径，通过实验教学环节，既可以培养学生理论联系实际的思维方式，提高学生的实践能力，反过来又可以促进理论教学效果的增强。

因此，为了培养学生理论联系实际独立解决问题的能力，目前“金属热处理工艺”课程的教学是在本课程的教学过程中划分出8学时的实验课，实验学时占总课时的25%。学生在实验室完成老师已经设计好的实验，例如，钢的淬透性测定实验，材料的热处理过程由实验教师完成，仅由学生进行硬度测试并绘制硬度随深度变化曲线，确定硬化层深度，比较不同材料的淬透性。虽然学生在实践上有一定的收获，但这样的实验教学，都是老师制备好试样后让学生去观察组织，或是老师制定好热处理工艺，学生按照老师的要求做完实验、写实验报告。实验教学结束后学生学习到的东西很少，遇到实际问题时不知如何下手。在每年本专业毕业论文的题目中60%以上是与材料的热处理有关的，在本科生做毕业论文的过程中，要求学生制定热处理实验方案，完成热处理操作过程和分析实验结果的时候，我们发现：大部分的学生都不知道如何制定热处理方案，也不会热处理操作，在后续撰写毕业论文、分析实验结果、组织分析和性能分析时，都遇到很多困难。因此，有必要进行该课程实验教学的改革。

三、课程实验教学改革的措施

鉴于以上的问题，我们在“在金属热处理工艺学”课程的基础上专门单独设立一门课程——“金属材料改性实践”，该课程要求学生在给定的材料后独立制定热处理工艺、独立完成热处理操作并分析热处理后的实验现象，目的是使学生学习完“金属热处理工艺学”理论课程后，能在实验实践课程中实践实习。例如，钢的淬透性测定实验，改革后该实验为综合设计性实验，学生根据给定材料的化学成分，基于学习过的理论知识，首先合理制定淬火工艺路线，然后在实验室独立完成热处理工艺操作，这一环节结束后再进行硬度测试、不同材料淬透性比较等过程。新方式能更好地调动学生学习的主动性，强化了学生对理论知识的理解。这样让学生在学会给定材料和使用性能的基础上制定出热处理工艺，并亲自动手去完成热处理的过程，分析热处工艺对材料组织和性能的影响。这对学生掌握热处理工艺在材料中的应用，热处理如何影响材料的组织和性能很有帮助，对他们的毕业论文的完成和毕业后走上工作岗位后的工作中有很大的帮助。

一直以来，我校材料成型和冶金工程专业学生也开设与热处理工艺相关的课程，在传统的教学体制下，